高エネルギー加速器研究機構は1月9日、（株）日立製作所、北里研究所と共同で、単一元素からなる金属の原子番号をX線によって誤差5％以内で測定する技術を開発したと発表した。複数の元素からなる化合物や混合物では、各元素の原子番号と含有量から平均的な原子番号「実効原子番号」も割り出せる。高性能磁石の新素材やインフラ構造材料の元素分布の新たな評価技術になると期待している。
■従来の10倍の高感度で測定
開発したのは、X線位相イメージング法。X線で体内や物質内部を画像化する技術は診断用のレントゲンでもよく知られているが、位相イメージング法はX線の波としての性質を利用してより高感度化する技術。
レントゲンなど従来の画像化技術はX線の吸収量だけに注目している。研究グループは今回、吸収量とともにX線の波の山と谷の位置関係（位相）の変化を同時に調べれば原子番号が測定できるとする最近の研究成果に注目、両者を同時に測定する技術の開発に取り組んだ。
まず、位相変化をとらえるのに日立が独自に開発したX線干渉法を採用、従来の10倍程度の高感度で位相の変化を測定できるようにした。さらに干渉計内にX線の遮蔽版を設け、その開閉だけで短時間にX線の吸収量と位相が共に測定できるよう工夫した。
新技術を用いて、アルミ、銅、鉄、亜鉛の4種類の金属箔を対象にそれぞれの原子番号を測定したところ、各金属の正確な原子番号との誤差5％以内で測定できた。単一元素であればかなり正確に原子番号を割り出せる。
さらに、錆びた鉄を測定したところ、錆が進行している部分では原子番号が鉄本来の原子番号より小さくなっていた。酸化によって原子番号の小さな酸素（原子番号8）が含まれているために、鉄の原子番号の26より小さい実効原子番号が測定されたことになる。
新技術は、大気中で数十mmの領域を100分の数mm単位の精度で一度に測定するのに使えるため、元素分布測定の有力な手法になるとみられる。
